圖像閃爍檢測方法和裝置以及應用此裝置的攝像頭的製作方法

2023-07-23 16:46:41

專利名稱：圖像閃爍檢測方法和裝置以及應用此裝置的攝像頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理技術領域，特別涉及圖像閃爍檢測的方法和裝置。背景技術：
隨著攝像頭在社會生活和家庭娛樂等領域的廣泛運用，攝像頭涉及的技術也經 歷著日新月異的發展。攝像頭一般採用行曝光的方式，即不同行的圖像是在不同的時刻 曝光採集得到的。日常使用的燈多是採用幅度周期變化的交流電供電，所產生的亮度功 率也是周期波動變化的。因此，當行曝光時間不是燈光功率周期的整數倍時，便會由於 不同行接收到的光能不同，發生不同行亮度的明暗變化，從而在圖像中形成明暗條紋， 這種現象稱為閃爍(flicker)現象。在實際中，為了消除閃爍現象，只需設定攝像頭的曝光時間為供電電壓功率的 周期的整數倍即可。例如，如果攝像頭實施環境的供電頻率是50Hz，電壓功率的周期就 是1/100秒，則設定攝像頭的曝光時間是1/100秒的整數倍即可；如果攝像頭實施環境的 供電頻率是60Hz，電壓功率的周期就是1/120秒，則設定曝光時間是1/120秒的整數倍 即可。但是，不同國家的地區的供電頻率是不同的，有的國家的供電頻率是60Hz，而有 的國家的供電頻率是50Hz，所以，無法設定一個固定的曝光時間，使得攝像頭在所有國 家和地區使用時都不會產生閃爍現象。現在的消除攝像頭閃爍現象的方法中，主要分為兩個步驟步驟一，對攝像頭 設定一個任意的初始曝光時間，然後檢測攝像頭採集的圖像是否存在閃爍現象；步驟 二，如果存在閃爍現象，則調整該攝像頭的曝光時間。例如首先設定攝像頭的曝光時 間為1/100的整數倍或者1/120的整數倍，然後，判斷圖像中是否存在閃爍現象，如果不 存在，則證明當前的曝光時間是電壓功率的整數倍，保持當前的曝光時間不變，如果存 在閃爍現象，則認為當前的曝光時間不是電壓功率的整數倍，則調整曝光時間為另外一 個值。其中判定圖像中是否存在閃爍的方法一般採用基於相鄰幀作差的方法，在當 前設定的曝光時間的情況下，取當前連續兩幀圖像的對應行的像素的差值，然後根 據這些差值的特性，判定當前幀圖像是否存在閃爍現象，例如本發明人的申請號為 200710065229.3、授權公告號為CN 100562072C的中國專利《一種消除攝像頭圖像的方 法、裝置及一種攝像頭》中所述的方法。這種基於幀差的方法在攝像頭靜止情況下，以 及視場中沒有大範圍運動物體時，能夠取得較好的效果。但是，當攝像頭運動時，由於 獲得的差值是圖像變化和光能變化同時引起的亮度變化的疊加，而且圖像變化的強度要 遠遠大於光能變化的強度，因此，採用這種基於幀差的方法必然會產生較大誤差，準確 度低。此外，當視場中存在大範圍運動物體時，運動物體造成的圖像變化也會大於閃爍 本身引起的圖像亮度變化。因而上述方法只適用於靜止攝像頭簡單場景。因此，有必要提出一種新的技術方案來解決上述缺點。
發明內容本部分的目的在於概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施 例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本 部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用於限制本發明的範圍。本發明的一個目的在於提供一種圖像閃爍檢測方法及裝置，其可以精確地判定 圖像中是否存在閃爍現象。本發明的另一個目的在於提供一種攝像頭曝光時間調整方法及裝置，其可以根 據權重比較來自適應調整攝像頭的曝光時間。本發明的再一個目的在於提供一種攝像頭，其可以自動適應環境燈光而調 整曝 光時間。為了達到本發明的目的，根據本發明的一方面，本發明提供了一種圖像閃爍檢 測方法，其包括採集當前幀圖像和先前幀圖像；判斷所述當前幀圖像和先前幀圖像 之間的亮度值變化是否達到預定閥值，如果所述亮度值變化達到了預定閥值，獲取所述 當前幀圖像和先前幀圖像的特徵點；根據所述特徵點確定所述當前幀圖像和先前幀圖像 的仿射變換矩陣的參數；採用所述仿射變換矩陣對先前幀圖像進行仿射變換得到變換圖 像；和利用當前幀圖像和變換圖像確定是否存在閃爍現象。進一步地，判斷所述當前幀圖像和先前幀圖像之間的亮度值變化是否超過預定 閥值包括將所述當前幀圖像和先前幀圖像上對應像素點的亮度值作差，獲得當前幀圖 像的各個像素點的亮度差；判斷當前幀圖像的每個像素點的亮度差的絕對值是否達到 第一閾值，如果是，則判定該像素點發生了變化，如果不是，判定該像素點沒有發生變 化；判斷當前幀圖像的採樣行中沒有發生變化的像素點的數目是否達到第二閾值，如果 是，則判定該採樣行沒有發生變化，如果不是，判定該採樣行發生了變化；和判斷當前 幀圖像中沒有發生變化的採樣行數是否達到第三閾值，如果是，則判定當前幀圖像沒有 發生變化，如果不是，則判定當前幀圖像亮度值變化達到了預定閥值，其中，所述採樣 行是當前幀的每一行或者按預定策略採樣的部分行。進一步地，所述獲取所述當前幀圖像和先前幀圖像的特徵點包括通過SIFT特 徵匹配算法生成所述當前幀圖像和先前幀圖像的關鍵點及每個關鍵點的SIFT特徵向量； 計算先前幀圖像的每一個關鍵點的SIFT特徵向量與當前幀圖像的所有關鍵點的SIFT特 徵向量之間的歐式距離；和當所述歐式距離中最小距離除以次小距離小於預設比例閾值 時，將該關鍵點作為先前幀圖像的特徵點，並且將最小距離對應的當前幀圖像的關鍵點 作為當前幀圖像的特徵點。進一步地，根據所述特徵點確定所述當前幀圖像和先前幀圖像的仿射變換參數 的步驟包括隨機選取所述當前幀和先前幀圖像的對應的若干個特徵點；根據選取的 當前幀圖像和先前幀圖像的特徵點計算仿射變換矩陣內的參數；根據所述仿射變換矩陣 對先前幀圖像的每一個特徵點進行仿射變換後在當前幀圖像中尋找與其對應的特徵點； 和判斷在當前幀圖像中存在對應的特徵點的先前幀圖像的特徵點的數目是否達到第四閥 值，如果是，則所述仿射變換矩陣內的參數即為所述當前幀圖像和先前幀圖像的仿射變 換參數，如果不是，則重複以上步驟。
進一步地，計算仿射變換參數的公式是
權利要求
1.一種圖像閃爍檢測方法，其特徵在於，其包括 採集當前幀圖像和先前幀圖像；判斷所述當前幀圖像和先前幀圖像之間的亮度值變化是否達到預定閥值， 如果所述亮度值變化達到了預定閥值，獲取所述當前幀圖像和先前幀圖像的特徵點。根據所述特徵點確定所述當前幀圖像和先前幀圖像的仿射變換矩陣的參數； 採用所述仿射變換矩陣對先前幀圖像進行仿射變換得到變換圖像；和 利用當前幀圖像和變換圖像確定是否存在閃爍現象。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，判斷所述當前幀圖像和先前幀圖像之間 的亮度值變化是否超過預定閥值包括將所述當前幀圖像和先前幀圖像上對應像素點的亮度值作差，獲得當前幀圖像的各 個像素點的亮度差；判斷當前幀圖像的每個像素點的亮度差的絕對值是否達到第一閾值，如果是，則判 定該像素點發生了變化，如果不是，判定該像素點沒有發生變化；判斷當前幀圖像的採樣行中沒有發生變化的像素點的數目是否達到第二閾值，如果 是，則判定該採樣行沒有發生變化，如果不是，判定該採樣行發生了變化；和判斷當前幀圖像中沒有發生變化的採樣行數是否達到第三閾值，如果是，則判定當 前幀圖像沒有發生變化，如果不是，則判定當前幀圖像亮度值變化達到了預定閥值， 其中，所述採樣行是當前幀的每一行或者按預定策略採樣的部分行。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述獲取所述當前幀圖像和先前幀圖像 的特徵點包括通過SIFT特徵匹配算法生成所述當前幀圖像和先前幀圖像的關鍵點及每個關鍵點的 SIFT特徵向量；計算先前幀圖像的每一個關鍵點的SIFT特徵向量與當前幀圖像的所有關鍵點的SIFT 特徵向量之間的歐式距離；和當所述歐式距離中最小距離除以次小距離小於預設比例閾值時，將該關鍵點作為先 前幀圖像的特徵點，並且將最小距離對應的當前幀圖像的關鍵點作為當前幀圖像的特徵點ο
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，根據所述特徵點確定所述當前幀圖像和 先前幀圖像的仿射變換參數的步驟包括隨機選取所述當前幀和先前幀圖像的對應的若干個特徵點； 根據選取的當前幀圖像和先前幀圖像的特徵點計算仿射變換矩陣內的參數； 根據所述仿射變換矩陣對先前幀圖像的每一個特徵點進行仿射變換後在當前幀圖像 中尋找與其對應的特徵點；和判斷在當前幀圖像中存在對應的特徵點的先前幀圖像的特徵點的數目是否達到第四 閥值，如果是，則所述仿射變換矩陣內的參數即為所述當前幀圖像和先前幀圖像的仿射 變換參數，如果不是，則重複以上步驟。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，計算仿射變換參數的公式是
6.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述在當前幀圖像中存在對應的特徵點 的先前幀圖像的特徵點的數目小於第五閥值時，捨棄所述當前幀圖像和先前幀圖像，重 新採集新的當前幀圖像和新的先前幀圖像。
7.—種圖像閃爍檢測裝置，其特徵在於，其包括圖像採集模塊，採集圖像；亮度變化檢測模塊，檢測相鄰圖像之間的亮度變化是否達到預定閥值；圖像配準模塊，對於亮度變化達到預定閥值的相鄰圖像進行圖像配準；和閃爍檢測模塊，對於亮度變化未達到預定閥值的相鄰圖像、或者圖像配準後的相鄰 圖像檢測是否存在閃爍現象。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述亮度變化檢測模塊包括相鄰幀作差 單元、像素點亮度變化檢測單元、採樣行亮度變化檢測單元和圖像亮度變化檢測單元，所述相鄰幀作差單元將相鄰幀圖像上對應像素點的亮度值作差，獲得圖像上各個像 素點的亮度差；所述像素點亮度變化檢測單元判斷每個像素點的亮度差的絕對值是否達到第一閾 值，如果是，則判定該像素點發生了變化，如果不是，判定該像素點沒有發生變化；所述採樣行亮度變換單元判斷採樣行中沒有發生變化的像素點的數目是否達到第二 閾值，如果是，則判定該採樣行沒有發生變化，如果不是，判定該採樣行發生了變化； 和所述圖像亮度變化檢測單元判斷圖像中沒有發生變化的採樣行數是否達到第三閾 值，如果是，則判定亮度值變化沒有達到預定閥值，如果不是，則判定亮度值變化達到 了預定閥值。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述採樣行亮度變換單元中判斷的採樣 行是圖像中的每一行或者按照預定策略採樣的部分行。
10.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述圖像配準模塊包括特徵點提取單 元、仿射變換參數計算單元、仿射變換參數檢驗單元和圖像配準單元，所述特徵點提取單元提取所述相鄰圖像之間的特徵點；所述仿射變換參數計算單元根據部分特徵點計算所述相鄰圖像之間的仿射變換參數；所述仿射變換參數檢驗單元檢驗所述仿射變換參數是否有效，如果無效，則所述仿 射變換參數計算單元重新利用其他特徵點計算所述相鄰圖像之間的仿射變換參數；和 所述圖像配準單元根據所述仿射變換參數變換相鄰圖像至同一坐標空間。
11. 一種攝像頭，其特徵在於，其包括如權利要求7所述裝置。
全文摘要
本發明揭露了一種圖像閃爍檢測方法，其包括採集當前幀圖像和先前幀圖像；判斷所述當前幀圖像和先前幀圖像之間的亮度值變化是否達到預定閥值，如果所述亮度值變化達到了預定閥值，獲取所述當前幀圖像和先前幀圖像的特徵點；根據所述特徵點確定所述當前幀圖像和先前幀圖像的仿射變換矩陣的參數；採用所述仿射變換矩陣對先前幀圖像進行仿射變換得到變換圖像；和利用當前幀圖像和變換圖像確定是否存在閃爍現象。本發明在圖像發生劇烈變化的情況下，先採用圖像配準確定圖像對應關係，再在配準圖像上判定是否存在閃爍現象，對於在攝像頭存在大範圍運動的應用場景中，效果好於傳統的方法。
文檔編號H04N5/235GK102025919SQ20101054859
公開日2011年4月20日 申請日期2010年11月17日 優先權日2010年11月17日
發明者鄧亞峰 申請人:無錫中星微電子有限公司